說(shuō)到Arm的發(fā)展，離不開(kāi)兩大重要人物：一個(gè)是Sophie Wilson，一個(gè)是Steve Furber。

1970年代，一位名叫Wilson的劍橋數(shù)學(xué)專(zhuān)業(yè)害羞的年輕學(xué)生成為Arm起源的種子。1978年，Wilson還是個(gè)沉默寡言、留著長(zhǎng)發(fā)的數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)本科生。她發(fā)明的第一款電子設(shè)備是為Harrogate一家公司制造的喂牛器，它以MOS 6502為基礎(chǔ)。

今天的Sophie·Wilson（來(lái)源：博通）

后來(lái)Wilson開(kāi)始設(shè)計(jì)個(gè)人電腦，并認(rèn)識(shí)了Hermann Hauser。1979年3月，Hauser創(chuàng)建了Acorn Computers公司，Wilson設(shè)計(jì)了Acorn公司第一款產(chǎn)品Acorn‘s System One.它與當(dāng)時(shí)的喂牛器一樣也是基于6502，具有512字節(jié)的RAM。并在Wilson畢業(yè)以后，Hauser任命她為首席設(shè)計(jì)師，工資少的可憐，但Hauser為其畫(huà)了個(gè)大餅：“你看這是多好的一個(gè)展現(xiàn)自我的機(jī)會(huì)”！Wilson抓住了這個(gè)機(jī)會(huì)，使人人都能買(mǎi)得起電腦成為了現(xiàn)實(shí)。

Acorn’s System One（來(lái)源：Chris‘s Acorns）

Wilson的故事暫時(shí)告一段落，讓我們來(lái)看另一個(gè)傳奇人物——Steve Furber。要說(shuō)Furber就要先提Sinclair無(wú)線電公司，1961年7月25日，Clive Sinclair創(chuàng)立了Sinclair 無(wú)線電公司，主要業(yè)務(wù)是開(kāi)發(fā)和銷(xiāo)售計(jì)算器等電子設(shè)備。

現(xiàn)在的Steve Furber（來(lái)源：工程技術(shù)研究所）

1977年，Apple II和其他機(jī)型一起出現(xiàn)在美國(guó)，但在當(dāng)時(shí)這些機(jī)型在英國(guó)都不是普通人能“買(mǎi)得起”的。巧合的是，Clive Sinclair在1978年帶著他的MK14加入這個(gè)賽道，注意，Sinclair的MK14可不是你吃雞游戲中的MK14。

當(dāng)時(shí)這個(gè)MK14設(shè)計(jì)非常倉(cāng)促，價(jià)格也非常實(shí)惠，僅為39.95英鎊，主要針對(duì)低端市場(chǎng)。那時(shí)Sinclair對(duì)計(jì)算機(jī)還沒(méi)有特別的熱情，他只是雇傭了一位名叫Steve Furber的畢業(yè)生，用這家處理器制造商的概念驗(yàn)證原理圖組裝了一臺(tái)機(jī)器。當(dāng)時(shí)的Furber正在攻讀空氣動(dòng)力學(xué)博士學(xué)位，但他熟練使用烙鐵，并對(duì)微處理器產(chǎn)生了濃厚的興趣。

參考板：Sinclair的1978 MK14

MK14研發(fā)出來(lái)以后，據(jù)wiki百科資料顯示，當(dāng)時(shí)Sinclair公司的另一個(gè)工程師Chris Curry建議進(jìn)一步開(kāi)發(fā)該套件，但無(wú)法說(shuō)服Sinclair，Curry遂離職并與Hauser于1978年12月創(chuàng)立了Cambridge Processor Unit（CPU）公司。

但MK14出人意料的超越了在技術(shù)上更先進(jìn)、價(jià)格更貴的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手Acorn System One。而且他的成功足以使Sinclair改變主意，來(lái)專(zhuān)心于生產(chǎn)一種新的微型計(jì)算機(jī)。于是就有了1980年的ZX80，次年又生產(chǎn)了ZX81。Hauser 也感受到了競(jìng)爭(zhēng)壓力，并讓他的團(tuán)隊(duì)致力于開(kāi)發(fā)Acorn系統(tǒng)的后續(xù)產(chǎn)品——Acorn Atom，是的，沒(méi)錯(cuò)，與現(xiàn)在英特爾的CPU名字相同。

Acorn Atom（來(lái)源：Archivus）

到1981年中，Sinclair的ZX81和Acorn Atom紛紛進(jìn)入了市場(chǎng)，當(dāng)時(shí)Acorn還在開(kāi)發(fā)一款名為“Proton”的Atom后續(xù)產(chǎn)品。但Acorn和Sinclair并不是唯一的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，因?yàn)槭忻嫔现饾u有20~30種不同型號(hào)的微型計(jì)算機(jī)，而且它們都是不兼容的。

然而這種不兼容性對(duì)計(jì)算機(jī)程序來(lái)說(shuō)是個(gè)大問(wèn)題。此時(shí)英國(guó)廣播公司（BBC）決定要有自己的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)器，并起名叫做BBC Micro。為此，BBC廣發(fā)“英雄帖”，Acorn的聯(lián)合創(chuàng)始人Chris Curry搶先一步，并向BBC夸下海口，Acorn將能夠做出一種完全符合要求的機(jī)器?！八嚫呷四懘蟆保f(shuō)的就是Chris Curry，因?yàn)楫?dāng)時(shí)Proton不過(guò)是一個(gè)電路圖。

此時(shí)Furber也加入了Atom團(tuán)隊(duì)。Wilson和Furber兩人在接下來(lái)的一周左右的時(shí)間內(nèi)就將微型計(jì)算機(jī)的原型機(jī)組裝在一起，這款基于老化的MOS 6502處理器的BBC Micro造出來(lái)了，合同也敲定了。這個(gè)BBC Micro在1984年得到了女王技術(shù)獎(jiǎng)。

Acorn Proton，也就是BBC Micro

Wilson和部長(zhǎng)肯尼斯·貝克（Kenneth Baker）在1981年BBC Micro發(fā)行會(huì)上

與大名鼎鼎的英國(guó)廣播公司BBC的合作，使得Acorn一時(shí)間名聲大噪，但此時(shí)的Wilson和Furber還是Acorn公司的無(wú)名英雄，他們還面臨下一個(gè)挑戰(zhàn)：為Micro選擇合適的CPU。

第一款A(yù)rm芯片問(wèn)世

到1983年，意識(shí)到8-bit 6502處理器使用壽命已到，Wilson和Furber開(kāi)始試驗(yàn)可用的16-bit處理器來(lái)驅(qū)動(dòng)他們的下一代計(jì)算機(jī)。并決定開(kāi)發(fā)當(dāng)時(shí)不被看好的RISC結(jié)構(gòu)的處理器，于是Wilson和Furber開(kāi)始拜訪處理器制造商。

1980年代中期的Wilson和Furber

對(duì)6502的喜愛(ài)也讓他們二人在1983年10月來(lái)到了亞利桑那州菲尼克斯市的西部設(shè)計(jì)中心，此時(shí)設(shè)計(jì)師Bill Mensch正在那里設(shè)計(jì)一種支持24bit尋址的芯片，參與設(shè)計(jì)的僅為幾個(gè)高級(jí)工程師和一群大學(xué)生。Mensch認(rèn)為Wilson和Furber之所以拒絕了6502的新版本，是因?yàn)樗麄兿胍粋€(gè)32-bit 的完整處理器來(lái)與16-bit Apple IIg計(jì)劃競(jìng)爭(zhēng)。

Western Design Center的Bill Mensch當(dāng)時(shí)和現(xiàn)在資料來(lái)源：Commodore.ca和WDC

一群大學(xué)生都能設(shè)計(jì)處理器，有什么難的？回來(lái)后的Wilson和Furber開(kāi)始埋頭苦干，二人分別負(fù)責(zé)指令集開(kāi)發(fā)和芯片設(shè)計(jì)工作，VLSI公司來(lái)提供BOM和樣片支持。大約18個(gè)月后，他們?yōu)锳corn臺(tái)式機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)了第一款芯片，他們?nèi)∶麨锳corn RISC Machine，也就是后來(lái)大名鼎鼎的Arm，第一批Arm使用25，000個(gè)晶體管。

1985年4月26日（英國(guó)時(shí)間）下午1點(diǎn)，第一批Arm微處理器從制造商VLSI Technology回來(lái)了。它們被直接投入到開(kāi)發(fā)系統(tǒng)中，并經(jīng)過(guò)一兩次調(diào)整后啟動(dòng)。并且在下午3點(diǎn)，屏幕顯示：“ Hello World，我是Arm”。全球第一款商業(yè) RISC 處理器——第一個(gè)Arm原型（Arm1）在英國(guó)劍橋的Acorn計(jì)算機(jī)有限公司誕生。

最開(kāi)始的3μm Arm芯片

1984年初，Sinclair公司試圖通過(guò)推出QL系列來(lái)進(jìn)軍高端市場(chǎng)，而Acorn公司則試圖通過(guò)精簡(jiǎn)版的BBC Micro（稱(chēng)為“Electron”）來(lái)入侵Sinclair公司利潤(rùn)豐厚的低端市場(chǎng)。英國(guó)的經(jīng)銷(xiāo)商認(rèn)為，Electron將會(huì)像BBC Micro一樣大獲成功。但結(jié)果大相徑庭，他們訂購(gòu)了數(shù)十萬(wàn)件，全都?jí)簜}(cāng)了。

Acorn也陷入現(xiàn)金流問(wèn)題。1985年2月，意大利計(jì)算機(jī)制造商O(píng)livetti首次為Acorn注入現(xiàn)金，到年底時(shí)，Olivetti便收購(gòu)了Acorn。為什么像Acorn這樣一個(gè)偉大的英國(guó)成功故事最終會(huì)失??？要知道，Acorn甚至被稱(chēng)為“英國(guó)蘋(píng)果”，并可與飛兆半導(dǎo)體作比較。Herman Hauser曾說(shuō)：“Acorn對(duì)英國(guó)的影響是巨大的，劍橋地區(qū)有100多家公司，它們的起源可以追溯到Acorn，都是由Acorn的校友創(chuàng)立的?！?/p>

1987年，Arm DS之后出現(xiàn)了第一臺(tái)完整的基于Arm的計(jì)算機(jī)Acorn-Archimedes，價(jià)格不到900英鎊。隨后出現(xiàn)的各種Archimedes機(jī)器是當(dāng)時(shí)功能最強(qiáng)大的家用電腦之一，到1992年Archimedes的最后一臺(tái)電腦問(wèn)世時(shí)，處理器已經(jīng)進(jìn)化出了一個(gè)至關(guān)重要的新功能。正是這一點(diǎn)，讓芯片為其作為移動(dòng)領(lǐng)域霸主的成功地位做好了準(zhǔn)備。

Arm獨(dú)立出來(lái)

Acorn雖然最后倒下了，但Arm處理器是成功的。遠(yuǎn)在大洋彼岸的蘋(píng)果公司也嗅到了這個(gè)潛力。早在1986年，蘋(píng)果公司開(kāi)始使用Arm處理器，并制作了第一臺(tái)平板電腦Newton的原型機(jī)。

MessagePad100（來(lái)源：Wikimedia）

1990年，Acorn拆分出Arm作為一家獨(dú)立的處理器公司（Advanced RISC Machines Limited），公司的辦公地點(diǎn)非常簡(jiǎn)陋，就是一個(gè)谷倉(cāng)。而蘋(píng)果公司向這家新成立的Arm公司投入了150萬(wàn)美元，與Acorn和處理器制造商超大規(guī)模集成電路公司（VLSI）共同持有43%的股份。后來(lái)喬布斯掌權(quán)蘋(píng)果后，蘋(píng)果對(duì)Arm的投資帶來(lái)了豐厚的回報(bào)，蘋(píng)果也將業(yè)務(wù)拓展到iPod、iPhone和iPad等便攜式設(shè)備上。

公司成立后，業(yè)務(wù)一度很不景氣，工程師們?nèi)诵幕袒蹋瑩?dān)心將要失業(yè)。由于缺乏資金，Arm做出了一個(gè)意義非凡且深遠(yuǎn)的決定：自己不制造芯片，只將芯片的設(shè)計(jì)方案授權(quán)給其他公司，由它們來(lái)生產(chǎn)。正是這個(gè)模式，使得Arm芯片遍地開(kāi)花，Arm也賺的缽滿(mǎn)盆滿(mǎn)。

從90年代開(kāi)始，Arm陸續(xù)推出了多款處理器，總結(jié)來(lái)說(shuō)，Arm 處理器產(chǎn)品分為經(jīng)典Arm處理器系列和最新的Cortex處理器系列。但90年代那會(huì)Arm的業(yè)績(jī)平平，處理器銷(xiāo)量也一般。直到2000年之后，手機(jī)時(shí)代的來(lái)臨，徹底造就了Arm的輝煌，尤其iPhone的出現(xiàn)，將Arm一度捧上制高點(diǎn)。Arm處理器出貨量爆炸式增長(zhǎng)，并迅速占領(lǐng)了全球手機(jī)市場(chǎng)。

2005年，在全球98%的手機(jī)中都使用了至少一個(gè)Arm處理器；在2010年，基于Arm的處理器，占智能手機(jī)的 95 ％，數(shù)字電視和機(jī)頂盒的 35％和移動(dòng)計(jì)算機(jī)的 10％。在2011年，32位Arm體系結(jié)構(gòu)是移動(dòng)設(shè)備中使用最廣泛的體系結(jié)構(gòu)，也是嵌入式系統(tǒng)中最受歡迎的32位體系結(jié)構(gòu)。2013年，Arm處理器生產(chǎn)了100億個(gè)，在全球近60％的移動(dòng)設(shè)備中發(fā)現(xiàn)了基于Arm的芯片。

可以說(shuō)獨(dú)立出來(lái)的Arm迎來(lái)了其此后數(shù)十年、二十年的高光時(shí)刻，在終端消費(fèi)領(lǐng)域的地位可以說(shuō)無(wú)人可撼動(dòng)。如果有，那可能就是最近幾年大熱的、師出同門(mén)的RISC-V。

面臨RISC-V的威脅？Arm在多個(gè)領(lǐng)域正迎來(lái)新機(jī)遇

來(lái)勢(shì)洶洶的RISC-V著實(shí)讓Arm打了個(gè)噴嚏，尤其是在物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)日益龐大的今天，RISC-V似乎比Arm架構(gòu)更方便靈活，意識(shí)到業(yè)界對(duì)高昂的入門(mén)成本和開(kāi)源技術(shù)的困擾，Arm也因此做了好幾次的應(yīng)對(duì)。

2017年6月20日，Arm宣布其Cortex-M0/M3處理器內(nèi)核免收授權(quán)費(fèi)用，版權(quán)費(fèi)也降到很低。要知道Cortex-M0/M3非常受業(yè)界的青睞，Arm此舉可謂是籠絡(luò)客戶(hù)，并達(dá)到一萬(wàn)億的出貨量。

2019年7月，Arm又宣布推出全新的靈活接入（Flexible Access）式IP授權(quán)方式——Arm Flexible Access。它允許芯片設(shè)計(jì)師在為最終的選擇支付授權(quán)費(fèi)之前，嘗試不同的芯片設(shè)計(jì)。讓人們更容易買(mǎi)得起Arm IP。日前他們有升級(jí)了這個(gè)計(jì)劃。進(jìn)一步降低了開(kāi)發(fā)者的進(jìn)入門(mén)檻。

2019年10月9日凌晨，在加利福尼亞州圣何塞舉行的Arm TechCon 2019大會(huì)上，Arm宣布宣布推出Arm Custom Instructions（客制化指令），這是針對(duì)Armv8-M架構(gòu)新增的功能。這可以說(shuō)是Arm進(jìn)軍指令集定制化的一小步。也可以說(shuō)是Arm在RISC-V的攻勢(shì)下做得又一個(gè)應(yīng)對(duì)。

但正所謂秋葉不是一天黃的，35年樹(shù)大根深的Arm似乎又找到了新的賽道。

我們都知道，Arm芯片為世界上大多數(shù)智能手機(jī)和平板電腦提供動(dòng)力，很大程度上是被排除在個(gè)人計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)之外。但這個(gè)潮流可能會(huì)在2020年發(fā)生轉(zhuǎn)變，因?yàn)殡S著移動(dòng)設(shè)備和筆記本電腦之間的界限越來(lái)越模糊，數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)商越來(lái)越多地尋求更高效，更便宜的服務(wù)器選項(xiàng)，現(xiàn)在數(shù)據(jù)中心中開(kāi)始不斷的采用高性能的Arm芯片。

Arm最近發(fā)布的Neoverse芯片面向高性能服務(wù)器應(yīng)用

其實(shí)自2010年代初以來(lái)，一直有傳言稱(chēng)將向基于Arm的服務(wù)器更廣泛地轉(zhuǎn)移。但近十年來(lái)，Arm所占領(lǐng)的市場(chǎng)都是微不足道的，但2020年將是情況開(kāi)始改變的一年。Arm服務(wù)器芯片、蘋(píng)果Mac芯片、谷歌定制芯片以及一些AI芯片的發(fā)展貌似又讓Arm重回到了快車(chē)道。

對(duì)于大多數(shù)臺(tái)式機(jī)，筆記本電腦或數(shù)據(jù)中心應(yīng)用程序，英特爾的x86芯片長(zhǎng)期以來(lái)一直是行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。但據(jù)彭博社報(bào)道，蘋(píng)果將在2021年發(fā)布其首款采用Arm處理器的Mac 。據(jù)報(bào)道，該公司在卡拉馬塔項(xiàng)目中正在開(kāi)發(fā)三款Mac處理器，它們?nèi)炕贏14芯片，該芯片將用于今年的旗艦iPhone系列。

彭博社推測(cè)，蘋(píng)果的首批基于Arm的機(jī)器將是功率較低的MacBook，因?yàn)槠渥约旱男酒瑹o(wú)法在高端MacBook Pro，iMac和Mac Pro計(jì)算機(jī)上與英特爾的性能匹敵。

盡管Arm芯片并未在服務(wù)器或數(shù)據(jù)中心中廣泛使用，但許多第三方制造商一直在設(shè)計(jì)自己的基于Arm的芯片，專(zhuān)門(mén)針對(duì)該市場(chǎng)。這些服務(wù)器處理器并不是直接插入現(xiàn)有臺(tái)式機(jī)硬件中的，但是考慮到Apple使用Intel Xeon處理器，日子應(yīng)該不遠(yuǎn)了。

早在2018年，亞馬遜宣布了其首款基于Arm的服務(wù)器芯片Graviton。盡管該服務(wù)器芯片似乎并未對(duì)市場(chǎng)產(chǎn)生持久影響，但亞馬遜于2020年3月宣布了一款名為Graviton 2的新芯片。該公司表示，在許多服務(wù)器工作負(fù)載方面，該芯片提供了比AMD和Intel更好的性?xún)r(jià)比。

Arm服務(wù)器芯片領(lǐng)域的領(lǐng)軍企業(yè)Marvell也發(fā)布了一款新的ThunderX3“Triton”芯片組，這是一款擁有96個(gè)核的240W硅芯片。根據(jù)Marvell公司的說(shuō)法，在多個(gè)基于云的工作流程（如MySQL或CDN）上，ThunderX3始終提供比英特爾2019款Cascade Lake-SP芯片更好的性能。

2020年3月，Ampere首次推出了基于Arm的80核服務(wù)器處理器，稱(chēng)為Altra，該公司計(jì)劃提供比Intel Xeon Platinum 8280高2.11倍的能效和高達(dá)2.23倍的原始性能。

當(dāng)?shù)谌紸rm芯片問(wèn)世時(shí)，設(shè)計(jì)Arm芯片指令的公司Arm Holdings也在進(jìn)入市場(chǎng)。最有趣的是該公司的筆記本電腦芯片，該芯片長(zhǎng)期落后于英特爾，但似乎正在追趕。

Arm首席架構(gòu)師Mike Filippo此前曾告訴CNET，Cortex-A76 2019年首次在硬件中實(shí)現(xiàn)，是一款筆記本電腦芯片，它提供與Intel Core i5-7300大致相同的性能。雖然并不是十分驚人的性能，但這表明Arm正在不斷趕上Intel，并希望在自己的市場(chǎng)上擊敗他們。

再加上Intel這幾年的“擠牙膏”式的性能升級(jí)大家都有目共睹，但Arm似乎是一個(gè)“涉世未深的孩子”，對(duì)服務(wù)器領(lǐng)域充滿(mǎn)了好奇和斗志，高性能的Arm芯片恰逢其時(shí)的進(jìn)入。而且Arm的商業(yè)模式是開(kāi)放的，任何廠商都可以購(gòu)買(mǎi)授權(quán)。如今，Arm和其他芯片制造商正在投入大量資源來(lái)創(chuàng)建可與x86處理器競(jìng)爭(zhēng)的芯片。不僅在低端消費(fèi)者用例上，而且在臺(tái)式機(jī)和服務(wù)器級(jí)，都更傾向于高性能計(jì)算。

Intel長(zhǎng)時(shí)間在服務(wù)器的壟斷地位，也讓數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)商們想換換口味了。Arm芯片比Intel x86芯片具有更高的功率效率，并且功耗更低，產(chǎn)生的熱量也相對(duì)較少，價(jià)格也比英特爾略微美麗。但Arm要像英特爾一樣堅(jiān)定地扎根于我們的日常Mac中，無(wú)疑會(huì)花費(fèi)一些時(shí)間。但無(wú)疑著將成為一種可能性。

對(duì)于Arm來(lái)說(shuō)，也許一個(gè)新的百花齊放時(shí)代將開(kāi)啟，但我們也必須看到，挑戰(zhàn)依然在眼前。
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